Estudio científico revela el gran margen de error de los smartwatches al contar calorías durante el ejercicio

 Jason Kostrna -The Conversation
Los smartwatches se han convertido en una forma cada vez más popular de monitorear la salud y la condición física. Cerca de 100 millones —casi 4 de cada 10— adultos en Estados Unidos tienen un smartwatch. En todo el mundo, las investigaciones de mercado estiman existen aproximadamente 560 millones de usuarios.

Sin embargo, un conjunto creciente de investigaciones demuestra que una de las métricas más utilizadas de los smartwatches —el número de calorías gastadas— es frecuentemente imprecisa.

Soy científico del ejercicio y estudio el comportamiento relacionado con la actividad física y la integración de tecnologías vestibles. Recientemente, trabajé con un equipo de colegas del Medical Photonics Laboratory de la Florida International University en un estudio que examinó qué tan bien los smartwatches utilizados con frecuencia miden las respuestas fisiológicas durante el ejercicio y si esa precisión varía entre los individuos.

Imagen: Commons.

Nuestro equipo descubrió que estos dispositivos no solo pueden presentar errores sustanciales en las mediciones de calorías gastadas, sino que esos errores también aumentan a medida que crece el porcentaje de grasa corporal del usuario.

Foto: Picryl.

La mayoría de los smartwatches contienen acelerómetros que miden el movimiento y utilizan un sensor óptico para estimar la frecuencia cardíaca. Con cada latido del corazón, la cantidad de sangre que circula por los vasos sanguíneos de la muñeca cambia. La sangre absorbe luz, lo que permite que el reloj monitoree los cambios en la luz reflejada de vuelta hacia el sensor. Ese patrón permite que el reloj estime la frecuencia cardíaca.

El reloj combina los datos de estos sensores con información sobre el usuario, como edad, sexo, altura y peso. Luego, utiliza un algoritmo para estimar cuánta energía gastó esa persona.

La frecuencia cardíaca y el movimiento son señales relativamente accesibles para un dispositivo usado en la muñeca, pero el gasto calórico es mucho más complejo. Para estimarlo, el reloj necesita usar diversas informaciones que puede medir razonablemente bien para predecir algo que no puede medir directamente. Pero las diferencias en la composición corporal, en la condición física, en la eficiencia de los movimientos y en las respuestas fisiológicas al ejercicio de los usuarios pueden afectar esa estimación.

Para nuestro estudio, reclutamos a 58 adultos hispanos de Miami, donde está ubicado nuestro laboratorio, representando una amplia variedad de porcentajes de grasa corporal y tonos de piel. Esas diferencias nos permitieron preguntar no solo si los relojes eran precisos de manera general, sino también si su precisión cambiaba dependiendo de quién los utilizaba.

Cada participante realizó una sesión estandarizada de ciclismo usando cuatro dispositivos populares disponibles para consumidores: Apple Watch Series 8, Garmin Forerunner 955, Samsung Galaxy Watch5 y Fitbit Sense 2. Los participantes alternaron entre ejercicios de intensidad moderada y vigorosa en una bicicleta reclinada durante 10 minutos.
Mientras pedaleaban, medimos el gasto energético usando un analizador metabólico, que capta y mide los gases que una persona inspira y espira a través de una máscara. En la ciencia del ejercicio, este método es considerado la forma más confiable de medir el gasto calórico. Esa medición nos proporcionó un valor de referencia con el cual pudimos comparar la estimación de calorías de cada reloj.

Nuestro protocolo proporcionó a los relojes un entorno relativamente controlado para realizar las mediciones. Elegimos intencionalmente el ciclismo en bicicleta reclinada porque eso nos permitió controlar rigurosamente la intensidad del ejercicio y, al mismo tiempo, reducir los movimientos de la muñeca, que pueden interferir en la medición de la frecuencia cardíaca utilizada por los dispositivos vestibles.

Cada participante usó dos relojes en cada muñeca. Aleatorizamos la posición de los aparatos, por si una de las posiciones ofrecía alguna ventaja. No encontramos ninguna evidencia de que eso haya ocurrido.

Los cuatro relojes presentaron errores sustanciales en la medición del gasto calórico. El error mediano entre los dispositivos quedó entre aproximadamente 15% y 25%, lo que significa que, incluso antes de considerar las diferencias individuales, las estimaciones de los relojes frecuentemente eran significativamente diferentes de nuestra medición de laboratorio.

Apple, Garmin y Samsung sobreestimaron sistemáticamente el gasto calórico. Apple presentó el menor error sistemático promedio, mientras que Garmin y Samsung produjeron sobreestimaciones mayores.

Fitbit presentó un problema diferente. Aunque su error promedio no fue sistemáticamente positivo o negativo después de las exclusiones relacionadas con la calidad de los datos, el dispositivo produjo varias estimaciones claramente implausibles, que tratamos como errores del aparato, incluyendo siete mediciones superiores al 450% del valor medido por el sistema metabólico.

La imprecisión general no fue particularmente sorprendente y ya había sido bien documentada en investigaciones anteriores. Lo que nos sorprendió fue la fuerza de la relación entre el porcentaje de grasa corporal y el error. Descubrimos que, a medida que aumentaba el porcentaje de grasa corporal —es decir, cuanto mayor era la cantidad de grasa corporal del usuario—, más imprecisa se volvía la medición de las calorías gastadas por el reloj.

Esto ocurrió con todos los dispositivos que probamos, aunque la magnitud del efecto variaba significativamente entre las marcas. Para algunos relojes, los errores variaron desde aproximadamente 50% hasta 100% o incluso más entre los participantes del estudio con porcentajes más elevados de grasa corporal.

Para poner esto en términos más prácticos, imagine que nuestro analizador metabólico, considerado el estándar de oro, midió un gasto energético de 100 calorías durante una sesión de ejercicio. Una sobreestimación del 50% haría que el reloj mostrara aproximadamente 150 calorías. Una sobreestimación del 100% haría que el reloj mostrara aproximadamente 200 calorías. No encontramos un efecto significativo del tono de piel sobre el error en la medición del gasto calórico en las condiciones que probamos.

No podemos determinar a partir de este estudio por qué el porcentaje de grasa corporal tuvo un efecto tan sustancial. La manera en que los algoritmos de estimación son desarrollados y calibrados también puede desempeñar un papel importante, pero, como cada dispositivo utiliza su propia versión de un algoritmo propietario, no podemos saber exactamente cómo está midiendo el gasto calórico.

Las personas con porcentajes más elevados de grasa corporal probablemente están entre las que más se interesan en utilizar dispositivos vestibles para ayudar en la pérdida de peso. Sin embargo, nuestros resultados indican que ellas también pueden recibir las estimaciones menos precisas de gasto calórico.

Un error de 50 o 100 calorías en una única sesión corta de ejercicio puede no parecer particularmente importante, pero ese error puede acumularse a lo largo del tiempo. En términos prácticos, si usted tiene 35% o más de grasa corporal y hace cuatro horas de ejercicio por semana, su reloj puede presentar un error de 1.200 a 2.400 calorías por semana. Si usted está intentando controlar el peso usando los datos proporcionados por el reloj, podría estar consumiendo, por error, casi la cantidad de calorías de un día entero creyendo que las quemó durante sus entrenamientos a lo largo de la semana.

Esto no significa que los smartwatches no tengan valor. En un estudio complementario que utilizó el mismo protocolo de ejercicio, nuestro equipo descubrió que estos dispositivos miden la frecuencia cardíaca con precisión razonable. Dependiendo de la actividad, estos dispositivos también pueden proporcionar información útil sobre otras métricas, incluyendo duración del entrenamiento, distancia y ritmo.

Con base en los resultados de nuestro estudio, recomiendo que los usuarios de smartwatches traten el número de calorías como una estimación, y no como una medición exacta. Si su objetivo es perder peso, yo sería conservador al usar ese número para determinar cuánto comer o para evaluar el éxito de un entrenamiento.

Observar patrones a lo largo del tiempo también puede ser útil, especialmente cuando esos datos se consideran en conjunto con la frecuencia cardíaca, la intensidad del ejercicio, los cambios en el peso corporal y su propia experiencia. Sin embargo, un número consistente no es necesariamente un número preciso. Un dispositivo puede sobreestimar sistemáticamente el gasto calórico y, aun así, parecer muy consistente de un entrenamiento a otro.

La tecnología vestible continuará evolucionando. Sensores mejores pueden contribuir a ese progreso, pero perfeccionar la forma en que se estima el gasto energético en personas con diferentes composiciones corporales puede ser igualmente importante.

En nuestro laboratorio, ahora estamos ampliando nuestros experimentos con smartwatches hacia el entrenamiento de fuerza, en el cual la combinación de movimientos de la muñeca y de todo el cuerpo, junto con diferentes intensidades de ejercicio, puede hacer que una estimación precisa sea aún más desafiante. Otros laboratorios alrededor del mundo también están trabajando para perfeccionar estas tecnologías y entender cómo pueden contribuir mejor a decisiones relacionadas con la salud